DE1766881B1

DE1766881B1 - Method and device for echo sounding short distances

Info

Publication number: DE1766881B1
Application number: DE19681766881D
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Drenkelfort
Original assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Current assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Priority date: 1968-08-03
Filing date: 1968-08-03
Publication date: 1971-12-02
Also published as: BE735261A; US3629813A

Description

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Die Erfindung geht aus von einem Echolotverfah- renzierung oder zusätzliche Verstärkung, ferner der ren für die Messung von kurzen Entfernungen mittels Ableitung eines dem Ende der Hilfsspannung zugeeines durch mechanische Mittel periodisch bewegten ordneten Triggerimpulses durch Differenzierung der Anzeigeorgans, bei dem zur Erhöhung der Auflösung Hilfsspannung und schließlich der Auslösung eines der Anzeige durch zeitliche Dehnung der Impulslauf- 5 Schreibimpulses am Ende der Hilfsspannung durch zeit in der Empfangsapparatur für die Echoimpulse den dem Ende zugeordneten Triggerimpuls, eine kontinuierlich mit ihrer Laufzeit wachsende zu- Hierdurch bietet sich die Möglichkeit, den Abbil-The invention is based on an Echolotverfah- renzierung or additional amplification, furthermore ren for the measurement of short distances by deriving one of the end of the auxiliary voltage ordered trigger pulse periodically moved by mechanical means by differentiating the Display organ, in which to increase the resolution auxiliary voltage and finally the triggering of a the display by temporal expansion of the pulse run 5 write pulse at the end of the auxiliary voltage time in the receiving apparatus for the echo pulses the trigger pulse assigned to the end, a continuously growing with its running time This offers the possibility to use the image

sätzliche Verzögerungszeit hinzugefügt wird, ferner dungsmaßstab auf elektronischem Wege exakt zu die Impulsverzögerungszeit linear mit der Impuls- dehnen. Durch die Verwendung einer derartigen laufzeit wächst und eine lineare Anzeigeskala für die io »elektronischen Maßstabsdehnung« wird die zuvor Empfangsapparatur vorgesehen ist. genannte Unmöglichkeit, eine genügend aufgelösteadditional delay time is added, furthermore the scale on electronic means to exactly the pulse delay time linearly with the pulse stretching. By using such a running time grows and a linear display scale for the io "electronic scale expansion" becomes the one before Receiving apparatus is provided. called impossibility, a sufficiently resolved

Dieses an sich bekannte Echolotverfahren (deut- Anzeige des Nahbereichs trotz Unmöglichkeit, die sches Patent 961954) genügt den heutigen Genauig- Geschwindigkeit der mechanischen Anzeigeorgane zu keitsforderungen nicht mehr und reicht auch nicht erhöhen, umgangen und trotzdem sind exakte Mesbis zu so kurzen Entfernungen, wie sie bei den mo- 15 sungen durchführbar. Nur wenn die Anzeige genau dernen Supertankern und Küstenvermessungen not- genug ist, insbesondere auch Zwischenwerte abzuwendig sind. Diese Tanker müssen sämtliche für sie lesen gestattet, bietet sie im praktischen Einsatz gegünstige Momente exakt ermitteln, um bis zur äußer- nügend Sicherheit.This per se known echo sounder method (clear display of the near range despite the impossibility, the patent 961954) is sufficient for today's precision speed of mechanical display elements It is no longer enough to increase the demands of quality and it is not enough to circumvent them, and yet exact mesbis are still required at distances as short as can be achieved with the solutions. Only if the ad is accurate where super tankers and coastal measurements are necessary, in particular to avert intermediate values are. These tankers must read all of the permits for them, if they offer favorable conditions in practical use Determine the moments exactly in order to achieve sufficient safety.

sten Grenze des Möglichen zu gehen, um gerade eben Die Erfindung wird an Hand der Figuren näherThe invention is illustrated with the help of the figures

noch Häfen anlaufen zu können, die eigentlich für so 20 erläutert; es zeigtto still be able to call at ports, which actually explained for so 20; it shows

große Schiffe nicht gedacht sind, ohne hierbei das Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbei-large ships are not intended without the Fig. 1 is a block diagram of an exemplary embodiment.

Schiff zu gefährden. Beispielsweise ist es möglich, spiels, —Endanger ship. For example it is possible to play,

mit Hilfe der Flutwelle und kurzzeitiger Grundberüh- F i g. 2 ein Zeitdiagramm der elektronischen Maß- Qwith the help of the tidal wave and brief ground contact. 2 is a timing diagram of the electronic measurement Q

rung doch noch einen an sich zu kleinen Hafen anzu- stabsdehnung nach der Erfindung, laufen. Voraussetzung ist aber, daß ständig der Ab- 25 F i g. 3 ein erfindungsgemäßes Impulsdiagramm zur stand des Meeres- oder Flußbodens unter dem Kiel exakten Ausnutzung der geometrisch richtigen Dehauch noch im Zentimeterbereich gemessen und nung der F i g. 2 in der Praxis,tion is still a port that is too small in itself, according to the invention, to run. The prerequisite, however, is that the exit 25 F i g. 3 shows a pulse diagram according to the invention for stood the sea or river floor under the keel exact use of the geometrically correct Dehauch still measured in the centimeter range and fig. 2 in practice,

— hier liegt die ganz besondere Schwierigkeit — F i g. 4 eine Generatorausführung für die Dreieck-- here lies the very special difficulty - F i g. 4 a generator version for the triangular

auch schiffahrtsgerecht angezeigt wird. Dies gilt auch spannung der F i g. 3,is also displayed for shipping. This also applies to the tension of FIG. 3,

z. B. für die Tiefenvermessung in küstennahen Ge- 30 Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel mit einer am Ende wässern etwa zur Kontrolle der Sandbänke bzw. der Dreieckspannung ausgelösten Hilfsspannung, deren Veränderungen im Lauf der Zeit. F i g. 6 bis 8 bekannte Grundschaltungen von ein-z. B. for depth measurement in coastal regions. 30 Fig. 5 shows an embodiment with one at the end water to control the sandbanks or the triangular voltage triggered auxiliary voltage, their changes over time. F i g. 6 to 8 known basic circuits of one

Zwar arbeiten Kathodenstrahlröhren extrem zelnen Bausteinen der F i g. 5,It is true that cathode ray tubes work extremely individual components of FIG. 5,

schnell, aber wenn eine kurze Sandbank in einer F i g. 9 und 10 ein Ausführungsbeispiel mit diffe-fast, but when a short sandbar in a fig. 9 and 10 an embodiment with different

Hafeneinfahrt mit Grundberührung überfahren wer- 35 renzierendem Hilfsspannungsgenerator, den soll, benötigt die Schiffahrt wie auch die Küsten- F i g. 12 ein Ausführungsbeispiel mit stark ver-Port entrance with ground contact being driven over 35 auxiliary voltage generator, the should is needed by shipping as well as coastal F i g. 12 an embodiment with strongly

vermessung eine Profilaufzeichnung des Bodens, so stärktem Hilfsspannungsgenerator, daß aus der Form das Risiko abgeschätzt bzw. die Fig. 11 und 13 eine Kombination aus verstärken-surveying a profile recording of the soil, so strengthened auxiliary voltage generator, that the risk is estimated from the form or that Figs. 11 and 13 show a combination of

zeitliche Veränderung ermittelt werden kann. Der- dem und differenzierendem Hilfsspannungsgenerator, artige Anzeigegeräte sind aber mechanische Schreiber, 40 Fig. 14 eine kombinierte Anzeige und die viele Lotungen nebeneinander aufzeichnen und F i g. 15 ein zugehöriges Schaltungsbeispiel,change over time can be determined. The and differentiating auxiliary voltage generator, like display devices are mechanical writers, 40 Fig. 14 a combined display and which record many soundings side by side and F i g. 15 an associated circuit example,

dadurch ein Profil liefern. In der F i g. 1 ist mit 1 ein kleines Stück der Schiff s-thereby deliver a profile. In FIG. 1 is a small piece of the ship with 1

Bei derartigen Anzeigeverfahren, die mit mecha- haut in der Nähe des Sendewandlers 2 und des Empnischen Elementen arbeiten, wird aber der Abbil- fangswandlers 3 bezeichnet. Der Boden 4 einer Ha- Λ dungsmaßstab relativ früh begrenzt. Eine notwendige 45 feneinf ahrt ist zur Veranschaulichung darunter, wenn ^ Vergrößerung des Abbildungsmaßstabes setzt ent- auch nicht maßstäblich, gezeichnet, Die Form der sprechend schnellere Bewegung des mechanischen Bodenoberfläche möchte der Kapitän in der Anzeige Aufzeichnungsmechanismus voraus, die mit wirt- wiederfinden.In the case of such display methods, which work with a mechanism in the vicinity of the transmitting transducer 2 and the sensory element, however, the image transducer 3 is designated. The bottom 4 of a Ha- Λ dung limited scale relatively early. A necessary 45 entrance is for illustration below, if ^ enlargement of the picture scale is not true to scale, drawn, the form of the speaking faster movement of the mechanical ground surface would like the captain in the display recording mechanism, which can be found again with host.

schaftlich sinnvollen Mitteln nicht beliebig erhöht Gebräuchlich ist die Aufzeichnung auf stromwerden kann. Die Folge hiervon ist, daß, insbeson- 50 empfindlichem Papier, das z. B. von links nach rechts dere im Zentimeterbereich, die Echos in der Anzeige schrittweise um eine Strichbreite nach jeder Lotung vom Nullschall nicht genügend unterschiedlich ge- transportiert wird und über eine metallene Platte 6 schrieben werden können. Der Erfindung liegt des- gespannt ist. Diese Platte ist geerdet und Gegenelekhalb die Aufgabe zugrunde, den Abbildungsmaßstab trode zum Schreibgriffel 7, der quer zur Vorschubsexakt zu vergrößern, ohne die Geschwindigkeit der 55 richtung des Papiers, von einem nichtleitenden Riemechanischen Bewegung zu erhöhen. men 8 getragen, mit gleichförmiger GeschwindigkeitEconomically meaningful resources are not increased arbitrarily. The consequence of this is that, in particular sensitive paper, which z. B. from left to right in the centimeter range, the echoes in the display are not transported sufficiently differently by one line width after each sounding of the zero sound and can be written on a metal plate 6. The invention is therefore excited. This plate is grounded and the object of the counter-electrode is to enlarge the image scale trode to the stylus 7, which is transverse to the feed, without increasing the speed of the direction of the paper by a non-conductive mechanical movement. men 8 carried, at a steady speed

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung mittels einer über das Papier geführt wird. Soll beispielsweise ein Weiterbildung eines Echolotverfahrens der eingangs 75-cm-Bereich etwa 15 cm breit geschrieben werden, genannten Art durch die Erzeugung einer Dreieck- so müßte der Griffel diese Strecke in V1000 Sekunde spannung durch die mit der Aussendung des Meß- 60 (Schallgeschwindigkeit im Wasser etwa 1500m/sec) impulses beginnende stromkonstante Aufladung eines zurücklegen. Da hierbei außerdem noch ein dauern-Kondensators, die durch den eintreffenden Echo- der Kontakt der Griffelspitze mit dem Papier geimpuls in eine stromkonstante Entladung umgesteuert währleistet sein muß, ist es praktisch nicht möglich, wird, ferner der Auslösung oder Ableitung wenig- diesen Bereich mit einer derartigen, für wesentlich stens einer rechteck- oder trapezförmigen Hilfsspan- 65 größere Meßbereiche bewährten Anzeigevorrichtung nung aus der Dreieckspannung wenigstens mit über- wiederzugeben. Im günstigsten Fall wird lediglich einstimmendem Ende, wie z. B. durch Vergleich mit eine verlängerte Nullmarke 9 (auf einem Stück Reeinem diskreten Potential des Kondensators, Diffe- gistrierpapier5a gesondert gezeichnet) erhalten, dieAccording to the invention, the solution takes place by means of a guide over the paper. For example, should a Further development of an echo sounder method in which the 75 cm range is initially written about 15 cm wide, called type by generating a triangle- so the stylus would have to cover this distance in V1000 seconds voltage caused by the transmission of the measuring 60 (speed of sound in water about 1500m / sec) impulse starting constant current charging of a cover. Since this also has a permanent capacitor, which are pulsed by the incoming echo or the contact of the stylus tip with the paper must be reversed into a constant current discharge, it is practically not possible becomes, furthermore, the triggering or derivation of little- this area with such, for essential at least a rectangular or trapezoidal auxiliary chip 65 larger measuring ranges proven display device from the triangular voltage at least with over- reproduce. In the best case, only unanimous end, such as B. by comparison with an extended zero mark 9 (on a piece of pure discrete potential of the capacitor, differential gistrierpapier5a drawn separately) received the

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wegen des außerordentlich geringen Abstandes zwi- Schallaufzeiten und den aufgezeichneten Zeiten besehen dem Ende des Nullschalls und dem Anfang des steht: Alle Schallaufzeiten werden um denselben Fak-Bodenechos bei extrem geringer Tiefe keinerlei Aus- tor gedehnt, in diesem Fall um 7:1. Damit ergibt sagen über die Form der Bodenoberfläche erkennen sich eine maßstabstreue, geometrisch ähnliche Abläßt. Die Zwischenschaltung der erfindungsgemäßen 5 bildunglO des Bodenprofils 4 im Echogramm (Fig. 1). Zeitdehnung bringt hier Abhilfe und liefert die Ferner wird eine streng linear geteilte Skala 5because of the extremely short distance between sound travel times and the recorded times the end of the zero sound and the beginning of the: All sound propagation times are around the same fak ground echoes at extremely shallow depths no outlet stretched at all, in this case by 7: 1. So that results say about the shape of the soil surface a true-to-scale, geometrically similar drainage can be recognized. The interposition of the 5 formation 10 according to the invention of the soil profile 4 in the echogram (FIG. 1). Time expansion brings a remedy here and provides the Furthermore, a strictly linearly divided scale 5

genau maßstäblich verkleinerte Bodenanzeige 10, möglich, wie sie auch in anderen Entfernungsbereieinen während der Fahrt des Schiffes durch laufendes chen der Echolotung üblich ist. Wird beispielsweise Loten aufgenommenen Längsschnitt des überfahre- ein 21 m breites Registrierpapier benutzt und die Genen Bodens. io schwindigkeit des Riemens 8 so eingestellt, daß ohne Hierbei geht die Lotung in üblicher Weise von- Dehnung der Meßbereich 0 bis 21 cm ist, d. h. 1 cm statten, d. h., von einer Taktgeber 11 — elektro- 1 Meter entspricht, ergibt mit der vorgenannten sienischer Taktgeber oder mechanischer, z. B. vom benfachen Dehnung ein Gesamtmeßbereich von 0 bis Schreibriemen 8 zu betätigender Kontakt — wird ein 3 m. Damit entsprechen 7 cm auf dem Papier 1 Me-Oszillator 12 angestoßen, der wiederum den Sende- 15 ter in der Natur. Hieran wird deutlich, in welchem wandler 2 erregt. Der vom Sendewandler in das Was- Nahbereich mittels der Erfindung noch exakt zu reser ausgesandte kurze Schallwellenzug wird am Bo- gistrieren ist.ground display 10, exactly scaled down, possible, as they are also in other distance ranges during the journey of the ship by running the echo sounder is common. For example Plumbing recorded longitudinal section of the drive over - a 21 m wide recording paper used and the genes Soil. The speed of the belt 8 is adjusted so that the plumbing goes from 0 to 21 cm in the usual manner, i.e. the measuring range is 0 to 21 cm. H. 1 cm equip, d. that is, from a clock generator 11 - electrical - corresponds to 1 meter, with the aforementioned sienischer results Clock generator or mechanical, e.g. B. from benfold elongation a total measuring range from 0 to Writing strap 8 contact to be operated - becomes a 3 m. So 7 cm on the paper corresponds to 1 Me oscillator 12, which in turn is the sender in nature. This makes it clear in which converter 2 energized. The exact reser from the transmitter transducer in the what-close range by means of the invention emitted short train of sound waves is logging on.

den 4 reflektiert und das Echo vom Empfangswand- Diese Maßstabstreue, wie sie bei einem die Tiefethe 4 reflected and the echo from the receiving wall- This true to scale, as it is the depth of one

ler 3 wieder in elektrische Signale umgewandelt, die messenden Echolot benötigt wird, erscheint aber im Empfangsverstärker 13 ausreichend verstärkt 20 trotz der Linearität der Kondensatorspannung nur werden. Würden diese verstärkten Echoimpulse un- dann in der Praxis, wenn der Schreibimpuls 20 bzw. mittelbar aufgezeichnet, so ergäbe sich bei extrem 20 a exakt am Ende i_s bzw. t/ liegt. Würde diese geringen Tiefen das unzulängliche Echodiagramm des Lage Undefiniert sein, oder auch nur immer um einen Registrierstreifens Sa. mehr oder weniger konstanten Betrag zu früh liegenler 3 is converted back into electrical signals that the measuring echo sounder is required, but appears to be sufficiently amplified in the receiving amplifier 13 despite the linearity of the capacitor voltage. If these amplified echo pulses were then in practice when the write pulse 20 or indirectly recorded, then with extreme 20 a the result would be exactly at the end i _s or t / . Would these shallow depths be the inadequate echo diagram of the location undefined, or would only always be a recording strip Sa. more or less constant amount too early

Bei der Erfindung ist aber ein zusätzlich vom 25 — weil für die Auslösung eines Schreibimpulsgene-Taktgeber 11 beaufschlagter Dreieckspannungsgene- rators immer ein gewisses Spannungsniveau erforrator 14, ein Impulsformer 15 a und ein Schreib- derlich ist —, so würde sich ein Meßfehler ergeben, impulsgenerator 15 b zwischen Empfangsverstärker der gerade für die interessierenden kürzesten Entfer-13 und Registriergerät zwischengeschaltet. Der so nungen untragbar wäre und die Auswertung der entstehende verzögerte Schreibimpuls liefert ein maß- 30 vergrößerten Bodenkontur 10 (F i g. 1) im praktischen stabgetreues Abbild 10 des Bodens. Hierdurch ist Schiffsbetrieb und in der Bodenvermessung unmögeine strenge Proportionalität der Verzögerung wie lieh machen würde. Bei der Erfindung wird deshalb auch eine exakte Lage des verzögerten Schreibimpul- zur Erreichung der exakt maßstäblich dehnenden ses genau am Ende der Dreieckspannung gewähr- Wirkung der F i g. 2 eine Hilfsspannung zwischen leistet. 35 Dreieckspannung und Schreibimpuls eingefügt, wieIn the invention, however, an additional triangular voltage generator, a pulse shaper 15a and a writer is required because a triangular voltage generator is applied to trigger a write pulse generator 11, a pulse shaper 15a and a pulse generator would result 15 b is interposed between the receiver amplifier of the shortest distance that is of interest and the recording device. Which would be unacceptable in this way and the evaluation of the delayed writing pulse that arises provides a dimensionally enlarged floor contour 10 (FIG. 1) in a practical, true-to-bar image 10 of the floor. This makes ship operation and ground surveying impossible, as would make a strict proportionality of the delay as borrowed. In the invention, therefore, an exact position of the delayed write impulse to achieve the precisely scaled stretching ses exactly at the end of the triangular voltage is guaranteed. 2 provides an auxiliary voltage between. 35 triangle voltage and write pulse inserted, like

Die Dreieckspannung wird mit einer vom Sende- sie nachfolgend in den Fi g. 3 a bis 3 d beispielhaft impuls ausgelösten, streng stromkonstanten Konden- erläutert wird.The triangle voltage is shown with a from the sender below in the Fi g. 3 a to 3 d are examples impulse-triggered, strictly current-constant condensate is explained.

satoraufladung, mit einer eben solchen, durch den In der ersten Zeile A ist die Dreieckspannung derIn the first line A , the triangular voltage is the

Echoimpuls ausgelösten Entladung, die zu einem F i g. 2 wiederholt gezeichnet und mit 33 bezeichnet, linearen Spannungsanstieg und -abfall über den Kon- 40 In der zweiten Zeile B sind Hilfsspannungen mit densator führt, gewonnen. In F i g. 2 ist ein Zeitdia- einer gegenüber der Dreieckspannung steileren Rückgramm dargestellt, in dem die Kondensatorspan- flanke gezeigt, die je nach der Art ihrer Ableitung nung U_c gegenüber der Schallaufzeit t aufgetragen aus der Dreieckspannung 33 unterschiedliche Form ist. Ferner sind darunter die zu den einzelnen Zeiten aufweisen, wobei aber in jedem Fall das Ende dieser auftretenden Impulse dargestellt. 45 Hilfsspannungen mit dem Endzeitpunkt t_s der ur-Echo pulse triggered discharge leading to a F i g. 2 drawn repeatedly and denoted by 33, linear voltage rise and fall across the capacitor 40 In the second line B auxiliary voltages with capacitor leads are obtained. In Fig. 2 shows a backgram that is steeper than the triangle voltage and shows the capacitor edge which, depending on the type of derivation, U _c versus the sound propagation time t plotted from the triangle voltage 33, has a different shape. Furthermore, there are those at the individual times, but the end of these occurring pulses is shown in each case. 45 auxiliary voltages with the end time t _{s of} the original

Zur Zeit t₀ — dem Beginn der Lotperiode — wird sprünglichen Dreieckspannung 33 zusammenfällt, ein Sendeimpuls 16 ausgesendet und gleichzeitig die Besitzen diese Hilfsspannungen der Zeile B zum Zeit-Kondensatorspannung Uc linear auf dem Ast 17 bis punkt i_s bereits eine genügend steile Rückflanke, so zum Eintreffen eines Echoimpulses 18 zur Zeiti_£ auf- kann diese Rückflanke 71a-71ö in bekannter Weise geladen. Von diesem Moment an sinkt die Konden- 50 durch Differenzieren als im Zeitpunkt i_s liegender satorspannung U_c linear auf dem Ast 19 und löst an Nadelimpuls 72 a bis 72 d gesondert gewonnen werihrem Ende zur Zeit t_s den Schreibimpuls 20 aus. Die den: Zeile D. Diese Nadelimpulse können bereits nach Zeit ist um das Verhältnis Stromverstärkung mittels Kathodenfolger bzw. EmitAt time t ₀ - the beginning of the soldering period - the initial triangular voltage 33 coincides, a transmission pulse 16 is sent out and at the same time these auxiliary voltages of line B to the time capacitor voltage Uc linearly on branch 17 to point i _s already have a sufficiently steep trailing edge, see above for the arrival of an echo pulse 18 at Zeiti _£ this trailing edge 71a-71ö can be loaded in a known manner. From this moment on, the capacitor 50 sinks linearly on branch 19 by differentiating it from the generator voltage U _c _{at time i s} and triggers write pulse 20 at needle pulse 72 a to 72 d, which is obtained at the end at time t _s. The den: line D. These needle impulses can already after time is to the ratio of current amplification by means of cathode follower or Emit

terfolger direkt als Schreibimpuls Verwendung findenfollower can be used directly as a write pulse

t_s — t_o/t_E — i₀ 55 oder als Triggerimpuls zur Auslösung eines etwas t _s - t _o / t _E - i ₀ 55 or as a trigger pulse to trigger something

längeren Schreibimpulses 52 a bis 52 d dienen: im gezeichneten Beispiel wie 7 :1 gedehnt. Würde Zeile E. longer write pulses 52 a to 52 d are used: in the example shown stretched as 7: 1. Would line E.

bei einer weiteren Lotung ein Echo 21 zu einem spä- Ist der Dreieckimpuls sehr langgestreckt, so ist esif the triangular pulse is very elongated, it is

teren Zeitspunkt t_E' eintreffen, so würde U_c linear zweckmäßig, die Dreieckspannung nicht sofort in auf dem Ast 17 a weiter ansteigen und erst dann auf 60 eine Rechteckspannung umzuformen, sondern zudem Ast 19 a linear fallen und zu dem viel späteren nächst eine Trapezform 51 d an Stelle der Rechteck-Zeitpunkt t/ den Schreibimpuls 20 α auslösen. Auch formen 51a bis 51c zwischenzuschalten und erst aus hier gilt dieser unter Bildung einer weiteren HilfsspannungIf the point in time t _E 'occurs , U _c linearly would be useful not to immediately increase the triangular voltage further on branch 17 a and only then convert it to a square wave voltage, but branch 19 a to fall linearly and, at the much later, next trapezoidal shape 51 d trigger the write pulse 20 α instead of the rectangular time t /. Also forms 51a to 51c to be interposed and only from here does this apply with the formation of a further auxiliary voltage

t'—t/t'—t =7-1 (Zeile C), die bevorzugte Rechteckform 73 d mit ihrer t'-t / t'-t = 7-1 (line C), the preferred rectangular shape 73 d with its

^s ο ε 0 · ■ 65 im Zeitpunkt i_s liegenden sehr steilen Rückflanke 71 d ^s o ε 0 · ■ 65 very steep trailing edge 71 d located at time i _s

Allgemein zeigt eine geometrische Betrachtung des zu gewinnen. Durch diese zweifache Impulsformung C/_t.-i-Diagramms, daß unter Hinzuziehung des Strah- wird der Spannungsknick im Zeitpunkt t_s schärfer lensatzes eine strenge Proportionalität zwischen den herausgearbeitet.In general, a geometrical view of the gain shows. Through this dual pulse shaping C / _t.-I-chart that with the assistance of the radiation of the voltage kink, at time t _s sharper lensatzes strict proportionality between the identified.

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Die bei der Herleitung der Zeile D durch Diffe- vom npn-Typ an der Diode D zunächst eine positive rentiation ebenfalls entstehenden weiteren Nadel- Spannung liegt. Dann ist T₁ geöffnet, und auch an impulse lassen sich entweder durch Kurzschließen dessen Emitterwiderstand R₃ liegt eine positive mittels Dioden unwirksam machen (negative Nadel- Spannung, die auch T₂ öffnet. Durch die Inversion impulse 74 a bis 74 e) oder für weitere Zwecke ver- 5 der Emitterschaltung des T₂ ist die Kollektorspanwenden, wie der mit dem Schreibimpuls-Trigger- nung von T₂ nahezu Null und damit der aus T₃ geimpuls 72b bzw. lld gleichgerichtete, zum Zeit- bildete zweite Emitterfolger gesperrt. Es möge weiter punkt i₀ auftretende Nadelimpuls 75 & bzw. 75 d vorausgesetzt werden, daß dieser Zustand bereits eine selbst oder als Triggerimpuls für den Nullmarken- längere Zeit bestanden hat, so daß die kapazitive Schreibimpuls 76 b bzw. 76 d. io Rückkopplung über C ohne Einfluß ist. Nunmehr ge-In the derivation of the line D by differences of the npn type at the diode D , a positive rentiation is also present. Then T _{1 is} open, and impulses can either be short-circuited whose emitter resistance R ₃ is a positive one by means of diodes ineffective (negative needle voltage, which also _{opens T 2.} Through the inversion pulses 74 a to 74 e) or for Further purposes of the emitter circuit of T ₂ is to turn the collector voltage, like the one with the write pulse triggering of T ₂ almost zero and thus the second emitter follower generated at the time and _{rectified from T 3} pulse 72 b or lld is blocked. Needle pulse 75 & or 75 d occurring further point i ₀ may be assumed that this state has already existed for a longer period of time, either by itself or as a trigger pulse for the zero mark, so that the capacitive write pulse 76 b or 76 d. io feedback via C has no influence. Now

In der Fig. 1 besteht folgende Zuordnung der langt der negative Impuls 31 (gemessen gegen den Zeilen A bis E: Emitter T₂) an die Diode D, die dann in SperrichtungIn Fig. 1 there is the following assignment of the negative pulse 31 (measured against lines A to E: emitter T ₂ ) reaches the diode D, which is then in the reverse direction

beansprucht wird und diesen Stromzweig aus D und Dreieckspannungs- j^ _oh_ne Einfluß auf das weitere Geschehen werdenis stressed and this branch of current from D and triangular voltage j ^ _o h _ne influence on further events

generator 14 Zeile A ₁₅ läßt. Dafür wird aber R₂ wirksam, weil gleichzeitiggenerator 14 line A ₁₅ leaves. But R _{2 is} effective because at the same time

Impulsformer 15 a Zeile B und mit D auch T₁ und mit ihm auch T₂ gesperrt werden.Pulse shaper 15 a line B and with D also T ₁ and with it also T _{2 are} blocked.

gegebenenfalls B und C Dadurch und durch die Inversion wird T₃ leitend,possibly B and C This and the inversion make T ₃ conductive,

r, , .,. , „ _, ^ ., ~ so daß an seinem Emitter eine positive Spannung ent-r,,.,. , "_, ^., ~ So that a positive voltage develops at its emitter

Schreibimpulsgenerator 15 b Zeile.D und steht. Jetzt kommt die bekannte Rückkopplung des Write pulse generator 15 b line .D and stands. Now comes the familiar feedback of the

gegebenenfalls D und E ₂₀ Miller-Integratorprinzips zur Wirkung, indem diesepossibly D and E ₂₀ Miller integrator principle to the effect by this

positive Spannung über C an die Basis von T₁ gelangtpositive voltage across C comes to the base of T ₁

Es werden jetzt Ausführungsbeispiele von Schal- und die vorhin beschriebene Sperrung der Transistotungsanordnungen beschrieben, die die Impulsformen ren T₁ und T₂ verlangsamt. Dadurch steigt aber auch m der Fig. 3a bis 3d herzustellen gestatten. Voran- am Kollektor von T₃ die bereits erwähnte positive gestellt wird die Besprechung der Erzeugung der 25 Spannung nur langsam an, was wiederum einer Ver-Dreieckspannung 33, die einen geradlinigen Anstieg langsamung der Sperrung von T₁ und T₂ bewirkt usw. und Abfall aufweisen soll. Der zeitliche Anstieg der Dreieckspannung 33 hängtEmbodiments of switching and the above-described blocking of the transistor dead arrangements will now be described, which slows down _{the pulse shapes T 1} and T _2. However, this also allows production of m of FIGS. 3a to 3d. The above-mentioned positive is placed in front of the collector of T ₃ , the discussion of the generation of the voltage is only slowly started, which in turn leads to a triangular voltage 33, which _{causes a straight rise, slowing the blocking of T 1} and T ₂ , and so on and a fall should have. The rise in the triangle voltage 33 with time depends

Für die hierfür vorgesehene stromkonstante Auf- von der Schaltungsdimensionierung ab und wird im ladung bzw. Entladung gibt es viele an sich bekannte wesentlichen mit zunehmendem R₂ und C flacher. Schaltungen, z. B. die Stromführung über eine Diode 30 Die maximale Spannung am Emitter von T₃ ist durch oder Triode, die im Sättigungsgebiet arbeitet. Eben- dieBatteriespannung der nicht eingezeichneten Gleichfalls ist eine Pentode als Lade- bzw. Entladewider- spannungsversorgung der Transistoren und die Reststand geeignet, weil ihr Anodenstrom weitgehend von spannung des geöffneten Transistors T₃ über dem der Anodenspannung, d. h. in diesem Fall von der Widerstand R₅ begrenzt.There are many known per se, essentially flatter with increasing R ₂ and C, for the current constant increase provided for this purpose from the circuit dimensioning and becomes in the charge or discharge. Circuits, e.g. B. the current flow through a diode 30. The maximum voltage at the emitter of T ₃ is through or triode, which works in the saturation area. A pentode is also suitable as a charging or discharging resistance voltage supply for the transistors and the residual voltage, because its anode current largely depends on the voltage of the open transistor T ₃ above that of the anode voltage, i.e. in this case the resistor R ₅ limited.

Kondensatorspannung, unabhängig ist; entsprechend 35 Fällt jedoch zur Zeit t_E ein Echo ein, so wird der Kaskodeschaltungen, Transistorschaltungen, insbeson- an sich längere negative Impuls 31 vorzeitig zum dere Transistor in Basisschaltung. Ferner gibt es spe- Zeitpunkt t_E beendet, und an die Diode D gelangt zielle Schaltungen, die auf Grund einer sehr starken wieder eine positive Spannung. Dies hat eine UmGegenkopplung für einen weitgehend linearen Span- kehrung des soeben beschriebenen Vorgangs zur nungsverlauf am Kondensator sorgen (z. B. Miller- 4° Folge. Der lineare Spannungsanstieg am Emitter von Integrator, Bootstrap-Schaltung). Eine neue, beson- T₃ kehrt sich um, und der lineare Spannungsabfall ders für die Erfindung geeignete Ausführung eines der Dreieckspannung 33 setzt ein, an dessen Ende derartigen Typs, der auch den weiteren Ausfüh- die Auslösung des Schreibimpulses erfolgt, rungsbeispielen zugrunde liegt, ist in der F i g. 4 dar- Die Zeit des Abfallens hängt neben der Größe von d Capacitor voltage, is independent; 35, however , if an echo arrives at time t _E , the cascode circuits, transistor circuits, in particular longer negative pulse 31, prematurely become the other transistor in the base circuit. Furthermore, there is a special time t _E ended, and the diode D receives specific circuits which, due to a very strong voltage, again have a positive voltage. This has a reverse coupling to ensure a largely linear voltage reversal of the process just described for the voltage curve on the capacitor (e.g. Miller 4 ° sequence. The linear voltage rise on the emitter of the integrator, bootstrap circuit). A new, special T _{3 is} reversed, and the linear voltage drop of the embodiment suitable for the invention of one of the triangular voltages 33 sets in, at the end of which is based on exemplary embodiments of the type that is also used in the further embodiments, the triggering of the write pulse, is in FIG. 4 dar- The time of falling depends next to the size of d

gestellt. 45 C auch von R₁, insbesondere von dem Verhältnis ™posed. 45 C also of R ₁ , in particular of the ratio ™

Am Eingang 30 dieser Anordnung ist ein Recht- R₁ : R₂ ab. (Die ebenfalls eingehende Amplitude des eckimpuls 31 der zu dehnenden Länge t_ot_E zu legen, Rechteckimpulses 31 ist in der Regel konstant und wie er durch Triggerung eines bistabilen Multivibra- kann deshalb bei dem Zeitenvergleich unberücksichtors durch Sendeimpuls und Echoimpuls der Lot- tigt bleiben.) Es ist also leicht möglich, durch einanlage gewonnen werden kann. Zunächst bewirkt der 5° stellbare Veränderung dieser Größen, insbesondere Rechteckimpuls durch Integration einen linear an- der Widerstände, die im Zusammenhang mit der steigenden Sägezahn, und zusammen mit dem zeit- Fig.2 beschriebene Maßstabsdehnung zu variieren, proportionalen, linearen Entlade-Sägezahn ergibt sich Insbesondere ist es möglich, die stromkonstante Entder Dreieckimpuls 33 am Ausgang 34, wie er in ladung des Kondensators C im Vergleich zur Auf-F i g. 2 erläutert wurde. 55 ladung nur mit einem Bruchteil der Stromstärke vor-At the entrance 30 of this arrangement is a right R ₁ : R ₂ off. (The also incoming amplitude of the corner pulse 31 of the length to be stretched t _o t _E , rectangular pulse 31 is usually constant and, as it is caused by triggering a bistable multivibra- can therefore remain unconsidered by the transmit pulse and echo pulse when comparing times .) So it is easily possible to be gained through an investment. First of all, the 5 ° adjustable change in these variables, in particular a square pulse, by integrating a linearly different resistance results in proportional, linear discharge sawtooth in connection with the rising sawtooth and varying together with the time-scale expansion described in FIG In particular, it is possible to measure the constant Entder triangular pulse 33 at the output 34, as it is in the charge of the capacitor C compared to the Auf-F i g. 2 was explained. 55 charge only with a fraction of the amperage.

Im einzelnen besteht der Miller-Integrator aus drei, zunehmen. Hierzu ist R₁ größer als R₂ zu wählen. Es und zwar zwei als Emitterfolger (T₁, T₃) und der ergibt sich die besonders stark dehnende unsymmemittlere (T₂) in Emitterschaltung arbeitenden Tran- irische Dreieckspannung 33 mit einer gegenüber der sistoren, wobei die Basis des zweiten (T₂) mit dem Aufladezeit t_ot_E längeren Entladezeit t_Et_s. Ist beiEmitter des ersten (T₁) und die Basis des dritten (T₃) 60 spielsweise die Zeitkonstante der Entladung T_e sechsmit dem Kollektor des zweiten (T₂) galvanisch und mal größer als die Aufladung T₁₁, so ergibt sich eine der Emitter des dritten (T₃) über einen Kondensa- Dehnung
tor C mit der Basis des ersten (T₁) verbunden undIn particular, the Miller integrator consists of three, increments. For this purpose, R _{1 should} be chosen to be greater than R _2. There, namely two as emitter followers (T ₁ , T ₃ ) and the result is the particularly strong stretching asymmetrical (T ₂ ) working in the emitter circuit Irish triangle voltage 33 with one opposite the transistor, with the base of the second (T ₂ ) with dem charging time t _o t _E longer discharge time t _E t _s . If at the emitter of the first (T ₁ ) and the base of the third (T ₃ ) 60, for example, the time constant of the discharge T _e six with the collector of the second (T ₂ ) is galvanic and times greater than the charge T ₁₁ , one of the emitters results the third (T ₃ ) via a condensate expansion
tor C connected to the base of the first (T ₁ ) and

ferner an der Basis des ersten (T₁) eine Diode D mit D = T_e + T_aIT_a von D₁ = 6 4- 1/1 = 7also at the base of the first (T ₁ ) a diode D with D = T _e + T _a IT _a of D ₁ = 6 4- 1/1 = 7

Widerstand A₁ in Serie zusammen mit einem Ableit- 65
widerstand R₂ angeordnet sind. wie in Fig.2. Und entsprechend bei dem neunfachenResistor A ₁ in series together with a discharge 65
resistance R ₂ are arranged. as in Fig. 2. And correspondingly at nine times as much

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei zunächst Wert
angenommen, daß bei den gewählten Transistoren D₁₀ = 9 + 1/1 = 10.To explain the mode of operation, let us begin with value
assumed that the selected transistors D ₁₀ = 9 + 1/1 = 10.

7 87 8

Für eine vereinfachte Skalenanzeige empfiehlt sich spannung erzeugt, die als Nullpunktunterdrückung eine Dehnung, bei der die Hilfsspannung liefernde arbeitet und nur hinreichend große Echospannungen Impulsformer aus wenigstens einem zwischen Miller- für die Steuerung der elektronischen Dehnung wirk-Integrator und Anzeigevorrichtung angeordneten sam werden läßt. Damit wird verhindert, daß auch Rechteck-Impulsformer gebildet ist, der von dem 5 Echosignale von Fischen und anderen kleineren Re-Dreieckimpuls des Miller-Integrators vor dessen Sektoren irrtümlich an Stelle des Bodenechos die Ende bei einem diskreten Potential ausgelöst wird. Dehnung in Gang bringen.For a simplified scale display, it is advisable to generate voltage, which acts as a zero point suppression an expansion in which the auxiliary voltage works and only sufficiently large echo voltages Pulse shaper from at least one between Miller for the control of the electronic strain integrator and display device arranged can be sam. This prevents that too Rectangular pulse shaper is formed from the 5 echo signals from fish and other smaller re-triangular pulse of the Miller integrator erroneously in front of its sectors instead of the ground echo End is triggered at a discrete potential. Get the stretch going.

Insbesondere empfiehlt sich für zahlreiche Anwen- Für eine weitere Verfeinerung der GenauigkeitIn particular, it is recommended for numerous applications for a further refinement of the accuracy

düngen eine Dehnung D₅ = 4 + 1/1. Besitzt bei- und Sicherheit des Ansprechens des bistabilen Multispielsweise der erste ungedehnte Bereich eine Skala io vibrators 36 ist der monostabile Multivibrator 43 vorvon 0 bis 75 m und der zweite ungedehnte infolge gesehen. Es wird ebenfalls von dem an Klemme 39 der halben Geschwindigkeit des Riemens 8 eine Skala liegenden Sendeimpuls oder Taktgeberimpuls bzw. von 0 bis 150 m, kann der Tiefenwert der gedehnten dem Ausgangsimpuls des zugeordneten Impulsfor-Aufzeichnung im ersten Bereich (75 m : 5 = 15 m) mers 40 ausgelöst, um nach einer vorgegebenen Zeit an der Skala des zweiten ungedehnten Bereiches 15 selbsttätig wieder in seinen Ausgangszustand zurück-(0 bis 150 m) abgelesen werden. Der Skalenwert ist zukippen. Diese Impulszeit ist zweckmäßigerweise dann lediglich durch 10 zu teilen. einstellbar, beispielsweise mittels des einstellbarenfertilize an elongation D ₅ = 4 + 1/1. If the bistable multivibrator is sure to respond, for example, the first unstretched area has a scale io vibrators 36, the monostable multivibrator 43 is seen from 0 to 75 m in front and the second unstretched as a result. There is also a scale from the transmission pulse or clock pulse located at terminal 39 of half the speed of the belt 8 or from 0 to 150 m, the depth value of the expanded output pulse of the associated pulse shape recording in the first range (75 m: 5 = 15 m) mers 40 triggered to be automatically read back to its initial state (0 to 150 m) on the scale of the second unstretched area 15 after a predetermined time. The scale value is to be tilted. This pulse time should then only be divided by 10 appropriately. adjustable, for example by means of the adjustable

Zur Erhöhung der Temperaturstabilität ist es Kondensators C₂. Die während der Kippzeit negative zweckmäßig, in dem Miller-Integrator der Fig. 3 Ausgangsspannung des monostabilen Multivibrators eine Gegenkopplung anzuwenden, die vom Emitter 20 43 (PNP-Typ) sperrt den Vorbereitungseingang 44 des Transistors T₃ zurück zur Basis des Transistors T₂ des bistabilen Multivibrators 36. Hierdurch wird ausführt. Diese Gegenkopplungsleitung 70 ist mit den geschlossen, daß unmittelbar nach dem Sendeimpuls dann zweckmäßigen Widerständen R₆, R₇ gestrichelt gegegebenenfalls einfallende starke Störimpulse (rein F i g. 3 eingezeichnet. verberation) nicht den bistabilen Multivibrator 36To increase the temperature stability, it is capacitor C ₂ . Apply the negative expedient during the flip time, in the Miller integrator of FIG. 3 output voltage of the monostable multivibrator, a negative feedback, which by the emitter 20 43 (PNP type) blocks the gate input 44 of the transistor T ₃ back to the base of the transistor T ₂ of the bistable multivibrator 36. This executes. This negative feedback line 70 is connected to the fact that, immediately after the transmission pulse, appropriate resistors R ₆ , R _{7 with} dashed lines, possibly incident strong interference pulses (shown in FIG. 3 in FIG. 3) do not affect the bistable multivibrator 36

In der F i g. 5 ist eine Gesamtschaltung gegeben, 25 zurückkippen können, sondern erst das nach der in der noch verfeinernde Verbesserungen eingearbei- Sperrzeit zu erwartende Nutzecho,
tet sind. Die Schaltung sei zunächst ohne diese Fein- Nachdem also nunmehr der Miller-Integrator 35In FIG. 5 an overall circuit is given, 25 can tilt back, but only the useful echo to be expected after the further refining improvements incorporated.
are tet. Let the circuit initially be without this fine-tuning. So now the Miller integrator 35

heiten betrachtet. Die symbolische Darstellung auch besonders exakt und betriebsicher von dem zwischen der später noch zu beschreibenden weiteren Impuls- Sendeimpuls und Echoimpuls sich erstreckenden stufen zeigt gleichzeitig die Möglichkeit, die Gesamt- 3° Rechteckimpuls des bistabilen Multivibrators 36 beschaltung aus einzeln käuflichen Bausteinen (Digital- aufschlagt ist, integriert er diesen in die Dreieckspan-Bausteine) aufzubauen. Zum besseren Verständnis nung33a, entsprechend33 der Fig. 3. Die am Ausder Schaltung sei noch bemerkt, daß es sich bis auf gang 45 auftretende zeitlich mit guter Linearität bei den Miller-Integrator 35 und den Oszillator 53 hoher Aussteuerung gegenüber der Echolaufzeit ge-— beide sind mit NPN-Transistoren gebaut — um 35 dehnte Dreieckspannung wird dazu verwendet, an PNP-Bausteine handelt. ihrem Ende den Hilfsspannungsgenerator auszulösen.considered. The symbolic representation also particularly precise and operationally reliable of the steps extending between the further pulse, transmit pulse and echo pulse, which will be described later, also shows the possibility of wiring the total 3 ° rectangular pulse of the bistable multivibrator 36 from individually commercially available modules (digital is added , he integrates this into the triangular chipboard building blocks). For a better understanding, the voltage 33 a, corresponding to 33 of FIG. both are built with NPN transistors - an expanded triangle voltage is used to act on PNP components. to trigger the auxiliary voltage generator at its end.

35 ist der Miller-Integrator, vorzugsweise in der Für eine möglichst präzise Auslösung ist zunächst ein Ausführung der F i g. 4. Er wird beaufschlagt von Triggerimpulsformer 46 (vorzugsweise ein Schmittdem Ausgangsimpuls eines bistabilen Multivibrators Trigger mit Siliciumtransistoren) vorgesehen, dessen 36. Der Impuls des bistabilen Multivibrators 36 soll 40 Ausgangsimpuls bei geringen Anforderungen an die sich von t₀ bis t_E erstrecken; er ist deshalb an seinem Genauigkeit bereits als Schreibimpuls in der Anzeigeersten Impulseingang 37 vom Sendeimpuls bzw. vorrichtung 47 verwendbar wäre, besser aber mit seivom Taktgeberimpuls in die eine Ruhelage gebracht ner steilen Vorderflanke den eigentlichen Hilfsspan- und sodann an seinem zweiten Impulseingang 38 nungsgenerator triggert. Die außerdem eingezeichnedurch den Echoimpuls in die andere Ruhelage, wo- 45 ten Weiterbildungen dienen der weiteren Präzisierung durch der in F i g. 4 mit 31 bezeichnete Rechteck- des Meßergebnisses.35 is the Miller integrator, preferably in the For a triggering that is as precise as possible, an embodiment of FIG. 4. It is acted upon by trigger pulse shaper 46 (preferably a Schmittdem output pulse of a bistable multivibrator trigger with silicon transistors) provided whose 36. The momentum of the bistable multivibrator 36 is intended to extend 40 output pulse with low requirements from t ₀ to t _E; Its accuracy is therefore already usable as a write pulse in the display's first pulse input 37 from the transmit pulse or device 47, but it is better to trigger the actual auxiliary voltage generator with its steep leading edge brought into a rest position by the clock pulse input and then trigger the actual auxiliary voltage generator at its second pulse input 38. The further developments, which are also drawn in by the echo pulse in the other rest position, serve for further clarification by the in FIG. 4 marked 31 rectangle of the measurement result.

impuls entsteht, welcher durch Integration eine zeit- Zunächst ist in Anpassung an die Daten des alsimpulse arises, which is initially adapted to the data of the as

proportionale Spannungsänderung hervorruft (Mil- Digital-Baustein zu wählenden Triggerimpulsformers ler-Integrator). 46 eine Zener-Diode ZD zwischen Miller-Integratorcauses proportional voltage change (Mil-Digital component to be selected trigger pulse shaper ler integrator). 46 a Zener diode ZD between Miller integrator

Als Verfeinerung dieser Ausführung ist für den an 50 35 und Triggerimpulsformer 46 angeordnet, deren der Klemme 39 liegenden Sendeimpuls bzw. Takt- niedrige Zener-Spannung ein exakten Spannungsgeberimpuls der Triggerimpulsformer 40 (Schmitt- normal für die definierte Auslösung des Trigger-Trigger) zwischengeschaltet, um exakte Rechteck- impulsformers 46 am Ende der Dreieckspannung des impulse zur definierten Auslösung des bistabilen Miller-Integrators 35 liefert. Unterschreitet nämlich Multivibrators 36 zu erlangen. Dem gleichen Zweck 55 die zugeordnete Emitterspannung (F i g. 4) diesen dient der zwischengeschaltete weitere Triggerimpuls- vorgegebenen Wert der Zener-Spannung (bezogen former 41 für den an der Klemme 42 liegenden Echo- auf den Emitter des T₂) bzw. überschreitet sie einen impuls. A₆ dient der Empfindlichkeits- bzw. Schwell- negativen Wert (bezogen auf die in Fig. 4 nicht einwerteinstellung des Echokanals. Die Dioden D₂ und gezeichnete Batteriespannung), so springt der Triggering sind Trenndioden für die Eingänge der Trigger- ⁶° impulsformer 46 aus seiner Ruhelage und erzeugt an impulsformer 40 und 41. Damit darf an 39 im Ruhe- seinem Ausgang 48 einen positiven Rechteckimpuls, zustand eine negative Spannung anliegen, die wesent- da sein erster npn-Transistor nicht mehr öffnet sonlich größer ist als die negative Betriebsspannung des dem sperrt.As a refinement of this design, an exact voltage generator pulse of the trigger pulse generator 40 (Schmitt normal for the defined triggering of the trigger trigger) is arranged for the at 50 35 and trigger pulse shaper 46, whose transmit pulse or clock low Zener voltage is connected to the terminal 39, to provide exact square wave formers 46 at the end of the triangular voltage of the pulse for the defined triggering of the bistable Miller integrator 35. Namely, falls below multivibrator 36 to achieve. The assigned emitter voltage (FIG. 4) serves the same purpose 55 and is exceeded by the interposed further trigger pulse predetermined value of the Zener voltage (based on former 41 for the echo at terminal 42 on the emitter of T ₂ ) you an impulse. A ₆ is the sensitivity or threshold negative value (referred to in Fig. 4 does not einwerteinstellung of the echo channel. The diodes D ₂ and drawn battery voltage), the triggering jumps are isolation diodes for the inputs of the trigger ⁶ ° pulse shaper 46 from its rest position and generated at pulse formers 40 and 41. This means that a positive square-wave pulse may be present at 39 at rest, its output 48, a negative voltage, which is significantly greater than the negative operating voltage since its first npn transistor no longer opens the locks.

»Digital-Bausteines« 40, ohne den Baustein zu be- Gleichzeitig wird durch die Verwendung der Zener-"Digital building block" 40 without loading the building block. At the same time, using the Zener

schädigen. Diode D₃ läßt nur die negativen Halb- 65 Diode ZD der gedehnte Meßwert der Echolaufzeit wellen der verstärkten Echospannung den »Digital- exakt festgelegt. Zur Auswertung der exakten Zener-Baustein« 41 beeinflussen. Durch Anliegen einer po- spannung ist der monostabile Multivibrator 49 als sitiven Vorspannung mittels R₆ wird eine Schwellen- Hilfsspannungsgenerator und der weitere monostabiledamage. Diode D ₃ only allows the negative half- wave 65 Diode ZD the expanded measured value of the echo propagation time waves the amplified echo voltage to be precisely defined digitally. To evaluate the exact Zener module «41 influence. When a positive voltage is applied, the monostable multivibrator 49 becomes a threshold auxiliary voltage generator as a positive bias voltage by means of R ₆ and the other becomes a monostable

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Multivibrator 50 als Schreibimpulsgenerator zwi- 61 für dessen Dauer unterbunden werden kann, wie schengeordnet. beim bistabilen Multivibrator 36 vorgesehen. DasMultivibrator 50 as a write pulse generator between 61 can be prevented for its duration, as subordinate. provided in the bistable multivibrator 36. That

Der erste monostabile Multivibrator 49 wird von Zurückkippen, im Falle des bistabilen Multivibradem positiven Spannungssprung des Triggerimpuls- tors, in die Ruhelage erfolgt durch einen positiven formers 46 für eine konstante Zeit aus seiner Ruhe- 5 Impuls bzw. Spannungssprung an der Klemme 62. lage gebracht und kippt dann selbsttätig wieder zu- Der Ausgangsimpuls kann den Klemmen 63, 64 entrück. Seine Impulslänge ist mittels des auswechsel- nommen werden, je nach gewünschter Polarität, baren Kondensators C₃ und des nicht gezeichneten F i g. 7 stellt die bekannte Ausführung eines alsThe first monostable multivibrator 49 is tilted back, in the case of the bistable multivibrade, positive voltage jump of the trigger pulse, brought into the rest position by a positive shaper 46 for a constant time from its rest pulse or voltage jump at terminal 62. position and then tilts back automatically. The output pulse can move from terminals 63, 64. Its pulse length is determined by means of the exchangeable capacitor C ₃ and the not shown FIG. 7 represents the known design of an as

Basiswiderstandes in weiten Grenzen einstellbar. Die Triggerimpulsformer zu verwendenden Schmitt-Zeit bzw. die Impulslänge ist exakt so einzustellen, io Trigger dar. 65 ist Eingangsklemme und 66 Ausdaß dieser monostabile Multivibrator 49 wieder in gangsklemme.Base resistance adjustable within wide limits. The trigger pulse shaper to be used, the Schmitt time or the pulse length, is to be set exactly in such a way that io trigger is. 65 is the input terminal and 66 is the output terminal of this monostable multivibrator 49.

seine Ruhelage zurückkippt, wenn die Dreieckspan- F i g. 8 zeigt einen tastbaren Oszillator, im Beispielits rest position tilts back when the triangular span F i g. 8 shows a tactile oscillator, in the example

nung 33 des Miller-Integrators auf ihren Endwert im einen Clapp-Oszillator, der durch eine negative VorZeitpunkt f_s abgefallen ist. spannung am Gitter seiner Röhre, die an die Klemme Das Ende 19 b des abfallenden Astes der Dreieck- 15 67 zu legen ist, normalerweise gesperrt ist. Auf diese spannung aus F i g. 3 a ist in F i g. 5 nochmals her- bekannte Weise läßt sich auch jeder andere Oszillaausgezeichnet. Hier ist ebenfalls die Zener-Spannung tor sperren. Sodann wird die negative Sperrspannung U₂D eingezeichnet, die sehr exakt den Zeitpunkt t_v durch den positiven Schreibimpuls 52 (F i g. 5) an der festlegt, wo der Triggerimpulsformer 46 anspricht, Klemme 68 aufgehoben. Nur während dieser kurzen mit dessen positiver Vorderflanke der erste mono- 20 Zeit schwingt der Oszillator und liefert an der Kastabile Multivibrator 49 getriggert den Kompen- thode bzw. der Ausgangsklemme 69 niederohmig sations- bzw. Hilfsspannungsimpuls 51 liefert, durch einen entsprechend kurzen Impuls als Wechselstromden der sehr exakte Zeitpunkt t_v auf den gewünsch- schreibimpuls.voltage 33 of the Miller integrator to its final value in a Clapp oscillator, which has fallen _{due to a negative VorZeitpunkt f s.} voltage on the grid of his tube, which is to be placed on the terminal 19 b of the sloping branch of the triangle 15 67, is normally blocked. On this tension from Fig. 3 a is in FIG. In this well-known way, every other oscillator can also be identified. Here is also the Zener voltage gate lock. The negative reverse voltage U ₂ D is then drawn in, which very precisely sets the point in time t _v by the positive write pulse 52 (FIG. 5) at the terminal 68 where the trigger pulse shaper 46 responds. Only during this short, with its positive leading edge, the first mono 20 time does the oscillator oscillate and deliver the compensation method triggered at the castable multivibrator 49 or the output terminal 69 delivers a low-resistance or auxiliary voltage pulse 51 by means of a correspondingly short pulse as alternating current the very exact time t _v on the desired write pulse.

ten Anzeigepunkt t_s transformiert wird. Damit wird In den folgenden Figuren werden Vorrichtungenth display point t _{s is} transformed. Thus, in the following figures there are devices

auch elektrisch exakt der für die Abbildungstreue 25 beschrieben, die den Diagrammen der Fig. 3b bis nach dem in der F i g. 2 angewendeten Strahlensatz 3 d zugeordnet sind.also electrically exactly described for the image fidelity 25, which corresponds to the diagrams of FIGS. 3b to according to the in FIG. 2 applied ray set 3 d are assigned.

maßgebliche geometrische Punkt t_s immer mit großer In den Fig. 9 bis 11 wird entsprechend Fig. 3bdecisive geometric point t _s always with a large. In FIGS. 9 to 11, corresponding to FIG. 3b

Genauigkeit erreicht. Wie der Fig. 2 ebenfalls ent- die Hilfsspannung 51 & durch Differentiation der nehmbar ist, bleibt wegen der bei unterschiedlicher Dreieckspannung 33 gewonnen, wozu in den F i g. 9 Echolaufzeit konstanten Neigung des abfallenden 30 bis 11 Differenziereinrichtungen 15 c, ISd, 15 e geAstes 19 bzw. 19 a der Dreieckspannung die durch zeichnet sind, die den Hilfsspannungsgeneratorl5a den Rechteckimpuls 51 (F i g. 4) auszugleichende Zeit der F i g. 1 weiterbilden. Aus der F i g. 1 sind ferner für alle Echolaufzeiten konstant. zur Erinnerung der Dreieckspannungsgenerator 14Accuracy achieved. As shown in FIG. 2, the auxiliary voltage 51 & can also be taken by differentiating the, remains obtained because of the different triangular voltages 33, for which purpose in FIGS. 9 echo transit time constant slope of the falling 30 to 11 differentiating devices 15 c, ISd, 15 e branch 19 and 19 a of the triangular voltage which are characterized by the auxiliary voltage generatorl5a the rectangular pulse 51 (Fig. 4) to compensate time of the F i g. 1 further training. From FIG. 1 are also constant for all echo transit times. as a reminder, the triangle voltage generator 14

Von der Rückflanke des Ausgleichsimpulses 51 und der Schreibimpulsgenerator 15 b wiederholt, wird der zweite monostabile Multivibrator 50, der 35 Das Differenzierglied 15 c ist in einfachster Weise Schreibimpulsgenerator, angestoßen, der den kurzen als .RC-Glied (Widerstand-Kondensator-Serienschal-— z. B. 1 bis 3 msec langen — für die exakte Auf- tung) ausgebildet, das natürlich ein i?L-Glied (Widerzeichnung an sich bereits verwendbaren Schreib- stand-Spulen-Serienschaltung) sein kann. Weil der impuls 52 liefert. Linearitätsverlauf eines Kondensators aber besser istFrom the trailing edge of the equalizing pulse 51 and the write pulse generator 15 b , the second monostable multivibrator 50, the 35 The differentiator 15 c is the simplest writing pulse generator, is triggered, which is the short as .RC element (resistor-capacitor series circuit-— for example 1 to 3 msec long - for the exact specification), which can of course be an i? L element (redrawing in itself already usable writing stand-coil series circuit). Because the pulse delivers 52. But the linearity curve of a capacitor is better

Da beim Schreibvorgang Leistung verbraucht wird, 40 als der einer Spule, wird das i?C-Glied bevorzugt, ist noch eine dem Schreibimpulsgenerator zuzurech- Die Spannung über dem Widerstand ist bekanntlich nende Leistungsstufe 53 nachzuschalten, die durch dem Differentialquotienten der anliegenden Spannung den Schreibimpuls 52 für eine markierbare Zeit aus- proportional, so daß bereits durch einmalige Diffegesteuert wird. Insbesondere ist 53 in einer bevorzug- rentation die Hilfsspannung 51 b aus der Dreieckten Ausführungsform ein tastbarer Oszillator, den der 45 spannung mehr oder weniger vollkommen gewonnen Schreibimpuls 52 für seine kurze Impulszeit schwin- werden kann. Ihre Form wird aber um so rechteckigen läßt. Dadurch ergibt sich ein entsprechend kur- ger sein, je steiler bereits die Dreieckspannung ist. zer Wellenzug als Schreibimpuls, der leistungsmäßig Im anderen Fall ist es günstiger, zusätzliche Maßnaheinfacher zu verwenden ist. Dieser kurze Wechsel- men zu ergreifen.Since power is consumed during the writing process, 40 as that of a coil, the i? C element is preferred, and another power stage is to be added to the write pulse generator 52 out of proportion for a markable time, so that it is already controlled by a single diff. In particular, the auxiliary voltage 51 b from the triangular embodiment is a tactile oscillator, which the write pulse 52 obtained more or less completely from the voltage can oscillate for its short pulse time. Their shape is made to be all the more rectangular. This results in it being correspondingly shorter, the steeper the triangular voltage is. zer wave train as a write impulse, which in terms of performance In the other case, it is cheaper to use additional measure simpler. To seize this short change.

spannungsimpuls wird nämlich der Anzeigevorrich- 50 So ist in der Fig. 10 das Differenzierglied C₈A₈ tung 47 zugeleitet und liefert dort eine deutliche in Verbindung mit einem z. B. in Basisschaltung ar-Markierung: beim Schreiber eine Schwärzung und beitenden Transistor T₈ gebracht, wodurch der durch bei einer rotierenden Edelgaslampe ein kurzzeitiges alleinige Verwendung eines passiven Zweipols C_äR_s Aufleuchten. verursachte Amplitudenverlust wenigstens zu einemvoltage pulse is namely the Anzeigevorrich- 50 So the differentiator C is shown in FIG. 10 ₈ A ₈ 47 tung fed, where it provides a significant in conjunction with a z. Brought at Schreiber blackening and beitenden transistor T _8, whereby the rotating through at a rare gas lamp, a short-term exclusive use of a passive two-terminal network C _ä R _s lighting: for example, in the basic circuit ar-mark. caused amplitude loss to at least one

Wie bereits erwähnt, sind die in der F i g. 5 ver- 55 großen Teil wieder ausgeglichen wird. Dabei hat die wandten Impulsstufen als fertige Digital-Bausteine Verwendung der Basisschaltung, z. B. gegenüber käuflich. Im übrigen gehört ihre Schaltung zum ele- einer Emitterschaltung des Transistors T₈, noch den mentaren Rüstzeug des Elektronikers, wie es folgend Vorteil einer größeren Linearität des Stromverstärkurz zusammengestellt wird. kungsfaktors.As already mentioned, in the F i g. 5 is largely offset again. The turned pulse stages as ready-to-use digital components use the basic circuit, e.g. B. opposite for sale. In addition, their circuit belongs to the element of an emitter circuit of the transistor T ₈ , nor the mental equipment of the electronics engineer, as it is briefly put together following the advantage of a greater linearity of the current amplifier. factor.

In Fig. 6 ist ein monostabiler Multivibrator mit 60 In der Ausführung der Fig. 11 wird bezüglich Lipnp-Transistoren gezeichnet, zusammen mit einer nearität und Stabilität noch ein Schritt weiter gegangestrichelt ausgeführten Abwandlung als bistabiler gen, indem als differenzierender Hilfs-Spannungs-Multivibrator. Im letzteren Fall gilt auch für die generator 15 e ein differenzierender Operationsveroben angeordneten Gleichspannungsquellen das in stärker verwendet wird.In Fig. 6 is a monostable multivibrator with 60. In the embodiment of Fig. 11 is drawn with respect to Lipnp transistors, together with a nearness and stability a step further with dashed lines executed modification as a bistable gene, as a differentiating auxiliary voltage multivibrator. In the latter case, a differentiating DC voltage source, which is used more extensively, also applies to the generator 15 e.

Klammern angeführte Pluszeichen. D₄ ist Trenn- 65 Operationsverstärker sind Verstärker, die als Baudiode. Auf die Klemme 60 ist der positive Impuls für steine für Analogrechner handelsüblich sind. Sie bedas Kippen aus der Ruhelage zu geben, was gegebe- sitzen dadurch eine besonders große Stabilität und nenfalls durch einen negativen Impuls an der Klemme Linearität, daß der Ausgang des an sich (bei offenerPlus signs in brackets. D ₄ is isolating 65 operational amplifiers are amplifiers that act as Baudiode. The positive impulse is applied to terminal 60 for stones that are commercially available for analog computers. It needs to be tilted from the rest position, which gives it a particularly great stability and at least a negative pulse at the terminal linearity that the output of the per se (with open

11 1211 12

Gegenkopplungsschleife = open loop gain) hoch ver- aus einem Differenzverstärker 73 als invertierendemNegative feedback loop = open loop gain) high from a differential amplifier 73 as an inverting amplifier

stärkenden Verstärkers 71 durch die Gegenkopplungs- und mit einem konstanten Koeffizienten multiplizie-strengthening amplifier 71 through the negative feedback and multiplied by a constant coefficient

schleife 72 stark gegenkoppelnd an dessen Eingang renden Operationsverstärker und einem nachgeord-loop 72 strongly negative feedback to its input generating operational amplifier and a downstream

zurückgeführt ist. Diese Eigenschaften machen sie neten differenzierenden Operationsverstärker 74 geaber nicht nur für Analogrechner geeignet, sondern, 5 bildet ist.is returned. These properties make them the Neten differential operational amplifier 74 not only suitable for analog computers, but 5 forms.

wie erfindungsgemäß erkannt wurde, auch für die Auch Differenzverstärker sind an sich bekannt. In elektronische Maßstabsdehnung. Sie lassen nämlich Fig. 14 ist ein Schema in das Verstärkersymbol einden Zeitpunkt r_s (F i g. 2) besonders exakt erscheinen. gezeichnet. Er ist aus zwei Transistoren T₉ und T₁₀ Der Fehler eines linear operierenden (Multiplikation mit gemeinsamem Emitterwiderstand R₉ gebildet, an mit konstanten Koeffizienten) Operationsverstärkers io deren Basis je eine Steuerspannung gelegt werden ist umgekehrt proportional dem Produkt (z.B. 4· 10⁹) kann, so daß an jedem der beiden Kollektorwideraus open-loop-Verstärkung und dem Eingangswider- stände R₁₀, R_n die verstärkte und invertierte Diffestand des Verstärkers und proportional dem doppel- renzspannung abgenommen werden kann. Als Opeten Widerstand (z. B. 2 · 200 kOhm) in der Gegen- rations verstärker wird zusätzlich der Ausgang über kopplungsschleife, so daß sich leicht ein sehr geringer 15 die Schleife 75 (F i g. 13) stark gegenkoppelnd an den Spannungsamplitudenfehler (F = 1 · 10~⁴) erreichen Eingang zurückgeführt. Da in der Schleife und dem läßt. Hierdurch wird deutlich, daß bei der Erfindung einen Eingang nur je ein Ohmscher Widerstand R₁₂ der Zeitpunkt t_s trotz seiner Dehnung eine bemer- und R₁₃ eingefügt sind, verstärkt dieser Verstärker 73 kenswerte Genauigkeit aufweist. Von dem Grad der die eine Eingangsspannung im Verhältnis dieser beigenauen elektrischen Wiedergabe des gedehnten Zeit- 20 den Widerstände bei gleichzeitiger Invertierung, also punktes i_s hängt aber die Genauigkeit der elektro- um den konstanten Koeffizienten -R₁₂ZR₁₃. Es fallen nischen Maßstabsdehnung ab und damit auch die also bei der vorausgesetzten hohen open-loop-Ver-Größe des in der Praxis noch sinnvoll verwendbaren Stärkung die Daten des Verstärkers heraus, so daß Dehnungsfaktors. Bei mehrfacher Verwendung der sich, wie bereits erwähnt, eine sehr stabile Verstär-Operationsverstärker (z. B. gemäß F i g. 13) wird der 35 kung ergibt. Da dafür aber die resultierende Verstärentscheidende Endpunkt t_s der Dreieckspannung kung bei weitem nicht so hoch ist wie in der Ausfühimmer schärfer ausgebildet, auch wenn infolge einer rung 15/ (Fig. 12), werden nur abgeschrägte Flangroßen Dehnung die Neigung der Dreieckspannung ken der Hilfsspannung 51 d (F i g. 3 d) erhalten, die relativ flach ist. In diesem Sinne sind die Operations- aber wesentlich steiler sind als die der Dreieckspanverstärker an mehreren Stellen der erfindungsgemä- 30 nung 33.As recognized according to the invention, differential amplifiers are also known per se. In electronic scale expansion. _{This is because they allow a point in time r s} (FIG. 2) to appear particularly exactly in FIG. 14 is a diagram in the amplifier symbol. drawn. It consists of two transistors T ₉ and T ₁₀ The error of a linearly operating (multiplication with common emitter resistance R ₉ , an with constant coefficients) operational amplifier io the base of which a control voltage is applied is inversely proportional to the product (e.g. 4 · 10 ⁹ ) can, so that the amplified and inverted difference of the amplifier and proportionally to the double voltage can be taken off at each of the two collector resistors, open-loop amplification and the input resistors R ₁₀ , R _n. As an opeten resistor (e.g. 2 · 200 kOhm) in the counter-ration amplifier, the output is additionally provided via a coupling loop, so that a very low 15 loop 75 (Fig. 13) can easily be coupled with strong negative feedback to the voltage amplitude error ( F = 1 · 10 ~ ⁴ ) reach input fed back. Because in the loop and that leaves. This makes it clear that in the case of the invention only one ohmic resistor R ₁₂ at each input, the time t _s, despite its expansion, a remarkable and R ₁₃ added, this amplifier 73 has significant accuracy. However, the accuracy of the electrical to the constant coefficient -R ₁₂ ZR ₁₃ depends on the degree of the one input voltage in the ratio of this exact electrical representation of the stretched time resistance with simultaneous inversion, i.e. point i _s . There are niche scale expansion and thus also with the presupposed high open-loop Ver-size of the amplification, which is still usable in practice, the data of the amplifier, so that the expansion factor. If the amplifier is used several times, as already mentioned, a very stable amplifier-operational amplifier (e.g. according to FIG. 13) results in the result. However, since the resulting amplifying endpoint t _{s of} the triangular voltage kung is by far not as high as in the execution, even if as a result of a 15 / (Fig. 12), only beveled flange expansion will reduce the tendency of the triangular voltage ken of the auxiliary voltage 51 d (Fig. 3 d), which is relatively flat. In this sense, however, the operational amplifiers are significantly steeper than those of the triangular-span amplifiers at several points in the invention 33.

ßen Vorrichtung verwendbar, wie es z. B. an dem Zur weiteren Stabilisierung wird das waagerechteShen device usable as it is, for. B. on the For further stabilization is the horizontal

Dreieckspannungsgenerator 14, dem Hilfsspannungs- Dach der Trapezspannung 51 d nicht mittels Uber-Triangular voltage generator 14, the auxiliary voltage roof of the trapezoidal voltage 51 d not by means of over-

generatorl5e bzw. 15g und/oder dem Hilfsimpuls- steuerung des Verstärkers 73 zum Beschneiden dergeneratorl5e or 15g and / or the auxiliary pulse control of the amplifier 73 for trimming the

generator 15 h demonstriert wird. verstärkten Dreieckspannung hergestellt, wie z.B.generator is demonstrated for 15 hours. reinforced triangular voltage produced, such as

Die Art der Operation (Addieren—Subtrahieren, 35 beim Verstärker 15/, sondern mittels seiner Differenz-Multiplikation mit konstantem Faktor, Differenzieren, Verstärkereigenschaft durch eine sperrende, mittels Integrieren) des Operationsverstärkers wird im we- des Potentiometers 14 einstellbaren Gleichspannung sentlichen durch die Netzwerke in der Gegenkopp- U_K an seinem zweiten Eingang. Dadurch, daß die lungsschleife und an seinem Eingang bestimmt. Die ' Dreieckspannung und diese Gleichspannung U_K mit in 15 e gezeigten ÄC-Glieder am Eingang und in der 40 entgegengesetzter Polarität zugeführt werden (bzw. Schleife bewirken eine differenzierende Arbeitsweise mit gleicher Polarität, wenn die Transistoren T₉ und des Operationsverstärkers. Hierbei ist der eigentliche T₁₀ vom komplementären Typ sind, npn und pnp, Verstärker 71 ein gewöhnlicher, mehrstufiger Ver- und nicht, wie gezeichnet, beide pnp) erscheint allein stärker, wie er dem Fachmann tagtäglich begegnet der für die Zeitpunkte i₀ und i_s entscheidende untere und in jedem Lehrbuch zu finden ist, so daß es sich 45 Teil der Dreieckspannung 33, wodurch also bei staerübrigt, ihn detaillierter zu zeichnen. Im übrigen blister und genauester Verstärkung die Trapezspanist ein einstufiger Verstärker auch in Fig. 10 als nung 51 d (Fig. 3) resultiert.The type of operation (adding-subtracting, 35 in the case of amplifier 15 /, but rather by means of its differential multiplication with a constant factor, differentiation, amplifier property by means of a blocking, by means of integration) of the operational amplifier is essentially not dependent on the potentiometer 14 adjustable DC voltage through the networks in the negative feedback U _K at its second input. This is determined by the fact that the lung loop and at its entrance. The 'delta voltage and this DC voltage U _K shown in Figure 15 e AEC members are supplied at the entrance and at the 40 opposite polarity (or ribbons cause a differentiating operation with the same polarity, when the transistors T ₉ and the operational amplifier. Herein, the Actual T _{10 are of} the complementary type, npn and pnp, amplifier 71 is a common, multi-stage control and not, as shown, both pnp) appears to be stronger, as the person skilled in the art encounters every day, the lower one, which is decisive _{for the times i 0} and i _s and can be found in every textbook, so that it is part of the triangular voltage 33, which makes it unnecessary to draw it in more detail. Incidentally blister and genauester reinforcing the Trapezspanist a single-stage amplifier also results in Fig. 10 as a voltage 51 d (Fig. 3).

Transistorstufe in Basisschaltung gezeichnet, wenn Zur weiteren Versteilerung der Flanken dient derTransistor stage drawn in basic circuit if the is used to further steepen the edges

die Zeitkonstante R₈ C₈ groß gegenüber der Signal- nachgeschaltete differenzierende Operationsverstär-the time constant R ₈ C ₈ large compared to the signal downstream differentiating operational amplifier

dauer gewählt wird, so daß die in Fig. 10 beabsich- 50 ker 74, wie er bereits mit 71 bezeichnet in Fig. 11duration is selected, so that the intended 50 ker 74 in FIG. 10, as it is already denoted by 71 in FIG

tigte Differenzierung nicht eintritt. allein verwendet wurde und dort auch genügte, wennDifferentiation does not occur. was used alone and was sufficient there, if

Es sei an dieser Stelle nochmals hervorgehoben, die ursprüngliche Dreieckspannung bereits steil genug daß allein die Verwendung eines hoch verstärkenden war, also nur eine geringe Dehnung und/oder GeVerstärkers 15/ (Fig. 12) als Hilfsspannungsgene- nauigkeit angestrebt wird.It should be emphasized again at this point that the original triangular voltage is already steep enough that the only thing was the use of a high gain, i.e. only a low stretch and / or amplifier 15 / (Fig. 12) is sought as the auxiliary voltage accuracy.

rator bereits zu einer brauchbaren Hilfsspannung 51 c 55 Auch der anschließende Schreibimpulsgeneratorrator already to a usable auxiliary voltage 51 c 55 Also the subsequent write pulse generator

(Fig. 3c) führt, wenn eben die Verstärkung hoch 15b kann übernommen werden. Aber auch hier läßt(Fig. 3c) leads when the gain to the power of 15 b can be taken over. But even here leaves

genug gewählt wird und die Dreieckspannung 33 sich die Genauigkeit durch die Verwendung einesenough is chosen and the triangle voltage 33 increases the accuracy by using a

nicht zu flach verläuft. Beispielsweise würde eine differenzierten Operationsvertärkers 76 weiter stei-does not run too flat. For example, a differentiated operational amplifier 76 would further increase

Verstärkung von 10³ den abfallenden Ast 19ft gern, wie er in Fig. 13 in den Schreibimpulsgene-Amplification of 10 ^{3 like} the sloping branch 19ft, as shown in Fig. 13 in the write pulse genes

(Fig. 4) so versteuern, daß einem an sich für die 60 rator ISh eingezeichnet ist. Der differenzierende(Fig. 4) tax in such a way that one is drawn in per se for the 60 rator ISh. The differentiating one

nachfolgende Ableitung des Triggerimpulses 72 c be- Operationsverstärker 76 liefert die Nadelimpulse dersubsequent derivation of the trigger pulse 72 c be. Operational amplifier 76 supplies the needle pulses of the

nötigten minimalen Spannungsniveau (z. B. entspre- F i g. 3 d, D. In weiterer Ausführung weist derrequired minimum voltage level (e.g. corresponding to F i g. 3 d, D. In a further explanation, the

chend U_ZD) statt 1 msec (==75cm Lotentfernung ent- Schreibimpulsgenerator 15& noch den aus Fig. 5corresponding to U _ZD ) instead of 1 msec (== 75 cm soldering distance from the write pulse generator 15 & still the one from FIG. 5

sprechend t₀ t_E vereinfachend gleich t_v t_s in F i g. 3 a) übernommenen und dort bereits beschriebenen mono-speaking t ₀ t _{E for} simplicity equals t _v t _s in FIG. 3 a) adopted and already described there mono-

nur eine Anstiegszeit von 1 μβεΰ für die versteuerte 65 stabilen Multivibrator 50 auf, dessen Ausgangsimpulsonly a rise time of 1 μβεΰ for the taxed 65 stable multivibrator 50, its output pulse

Rückflanke 71 c zuzuordnen ist. 52d (Fig. 3d) noch in der Leistungsstufe (tastbarerTrailing edge 71 c is to be assigned. 52 d (Fig. 3d) still in the power level (palpable

Die größte Genauigkeit bringt eine kombinierte leistungsstarker Oszillator) 53 leistungsverstärkt undThe greatest accuracy brings a combined powerful oscillator) 53 power-amplified and

Methode, wobei der Hilfsspannungsgenerator ISg dann der Anzeigevorrichtung 47 zugeführt wird.Method in which the auxiliary voltage generator ISg is then fed to the display device 47.

Der Vorteil der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 13 (bzw. Fig. 3d) liegt also mit anderen Worten wiederholt darin, daß im Gegensatz zur Ausführungsform der F i g. 5 (bzw. F i g. 3 a) an Stelle eines »Amplituden-Diskriminators« (46 in F i g. 5) die Be-Stimmung des Endzeitpunktes i_s der Dreieckspannung über die Bestimmung der Änderung des Differentialquotienten der Dreieckspannung erfolgt. Bei dieser Benutzung der Änderung des Differentialquotienten der Dreieckspannung handelt es sich also um eine zweifache Differentiation. Die erste Differentiation erfolgt mit dem Baustein 74 zur Bildung von dU/dt und die zweite mit dem Baustein 76 zur Bildung vonIn other words, the advantage of the preferred embodiment of FIG. 13 (or FIG. 3d) lies repeatedly in the fact that, in contrast to the embodiment of FIG. 5 (or FIG. 3 a) instead of an "amplitude discriminator" (46 in FIG. 5) _{the determination of the end time i s of} the triangular voltage is carried out by determining the change in the differential quotient of the triangular voltage. This use of the change in the differential quotient of the triangular voltage is therefore a twofold differentiation. The first differentiation takes place with the building block 74 for the formation of dU / dt and the second with the building block 76 for the formation of

dU/dt entspricht für einen linearen Anstieg der zu differenzierenden Spannung einer positiven Konstanten und für einen linearen Abfall einer negativen Konstanten. Wird deshalb wie in F i g. 3 b die Dreieckspannung 33 direkt differenziert, so ergibt sich als Hilfsspannung 51 b, eine für die Zeit t₀ bis t_E positive Rechteckspannung, die für die Zeit t_E bis i_s in eine negative Rechteckspannung umschlägt. Hierfür wird der interessierende Zeitpunkt t_s durch die Rechteckflanke 71 b gekennzeichnet. Von dieser steileren Flanke wird mittels der zweiten Differentiation der Schreibimpuls 52 b abgeleitet. Für diese Art der direkt von der Dreieckspannung ausgehenden zweimaligen Differentiation ist in Fig. 13 der Differenzverstärker 73 entbehrlich. dU / dt corresponds to a positive constant for a linear increase in the voltage to be differentiated and a negative constant for a linear decrease. Therefore, as in FIG. 3 b directly differentiates the triangular voltage 33, the result as auxiliary voltage 51 b is a positive square-wave voltage for the time t ₀ to t _E , which turns into a negative square-wave voltage for the time t _E to i _s. For this, the time t _s of interest is identified by the rectangular flank 71 b . The write pulse 52 b is derived from this steeper edge by means of the second differentiation. For this type of two-fold differentiation proceeding directly from the triangular voltage, the differential amplifier 73 in FIG. 13 can be dispensed with.

Diese bevorzugte Kombination der zweifachen Differenzierung verbessert ganz wesentlich die Meßgenauigkeit, weil geringe Unterschiede der Amplitude infolge von Spannungsschwankungen und Temperatureinflüssen (Änderung der Stromverstärkung und der Arbeitspunkte bei den verwendeten Transistoren) zwar bei einem Amplitudendiskriminator verfälschend wirken, hingegen nicht bei einer zweifachen Differentiation.This preferred combination of twofold differentiation improves the measurement accuracy quite significantly, because small differences in amplitude as a result of voltage fluctuations and temperature influences (Change of the current gain and the operating points of the transistors used) may have a falsifying effect with one amplitude discriminator, but not with a twofold one Differentiation.

Eine gesteigerte Wirkung ergibt sich, wenn, wie in Fig. 3d, nach der Dreieckspannung 33 vor der ersten Differentiation noch eine weitere Hilfsspannung 51 d mit bereits versteuerten Flanken zwischengeschaltet wird und dann erst die erste Differentiation die weitere, dafür aber rechteckförmige Spannung 73 d ergibt, von der dann entsprechend F i g. 3 b mittels der zweiten Differentiation der Schreibimpuls 52 d abgeleitet wird.An increased effect is obtained if, as in FIG. 3d, after the triangular voltage 33 before the first differentiation, a further auxiliary voltage 51 d with already controlled edges is interposed and only then the first differentiation results in the further, but rectangular voltage 73 d , of which then according to FIG. 3 b, the write pulse 52 d is derived by means of the second differentiation.

Mit dem Ausführungsbeispiel der F i g. 13 ist die Anwendung von an sich bekannten Operationsverstärkern in einer Einrichtung zur elektrischen Maß-Stabsdehnung für die Anzeige von Echolotobjekten nicht beschränkt. Beispielsweise werden eine exaktere Ausnutzung des Endpunktes t_s der Dreieckspannung 33 (F i g. 3 a bis 3 d) für höchste Ansprüche durch die Anordnung wenigstens eines invertierenden und mit einem konstanten Koeffizienten multiplizierenden Operationsverstärkers in dem Dreieckspannungsgenerator 15a (Fig. 1 bzw. 35 in Fig. 5) erreicht. Insbesondere in dem Miller-Integrator der F i g. 4 ist dann ein Operationsverstärker an die Stelle der beiden Transistorverstärkerstufen zu setzen, die durch die Transistoren T₂ und T₃ veranschaulicht werden. Das Echolotverfahren ist nicht auf die in Fig. 1 auf dem Registrierstreifen 5 allein gezeigte gedehnte Aufzeichnung beschränkt, sondern läßt sich vielseitig zusammen mit weiteren Anzeigen kombinieren. Ein Beispiel einer solchen Kombination ist in der Fig. 14 auf einem Stück Registrierstreifen 5 b dargestellt.With the embodiment of FIG. 13, the use of operational amplifiers known per se in a device for electrical measuring rod expansion for the display of echo sounder objects is not restricted. For example, a more exact utilization of the end point t _{s of} the triangular voltage 33 (Fig. 3 a to 3 d) for the highest demands by the arrangement of at least one inverting operational amplifier multiplying by a constant coefficient in the triangular voltage generator 15a (Fig. 1 or 35 in Fig. 5). In particular in the Miller integrator of FIG. 4 an operational amplifier is then to be put in place of the two transistor amplifier stages, which are illustrated _{by the transistors T 2} and T _3. The echo sounder method is not limited to the expanded recording shown on the recording strip 5 alone in FIG. 1, but can be combined in many ways with other displays. An example of such a combination is shown in FIG. 14 on a piece of recording strip 5b .

Hierin sind das normale Echo 80 α und das gedehnte Echo 10 α zusammen aufgezeichnet. Dies hat den Vorteil, daß Aussagemöglichkeiten beider Anzeigearten miteinander vereinigt sind, ohne daß zusätzliches Registrierpapier benötigt wird; dabei ist gleichzeitig durch die lineare Dehnung sichergestellt, daß beide Anzeigen nicht ineinanderlaufen.The normal echo 80 α and the expanded echo 10 α are recorded here together. This has the Advantage that information options of both types of display are combined with one another without additional Registration paper is required; at the same time, the linear expansion ensures that both displays do not run into each other.

Eine trotz des geringen Abbildungsmaßstabes noch auswertbare Eigenschaft der normalen Echos 80 a liegt in der für den Untergrund typischen Länge der Echoaufzeichnung. Beispielsweise zeigt die vergrößerte Länge 80 b in der Senke an, daß hier eine tiefere Schlammschicht vorhanden ist.One, despite the low image scale yet evaluable characteristic of normal echo 80 a lies in the typical for the underground length of the echo recording. For example, the increased length 80 b in the depression indicates that there is a deeper layer of mud here.

Die gedehnte Aufzeichnung dagegen gibt zusätzlich zu ihrer Leichteren Lesbarkeit verstärkte Aufschlüsse über die Oberflächenstruktur. So läßt die starke Buckeligkeit des rechten Endes 10 b Steine erwarten, da sich derart scharfgezackte Sandbänke in der Strömung nicht halten könnten. Sie werden in dem glatt erscheinenden Verlauf des darüber liegenden normalen Echos nicht vermutet.The stretched recording, on the other hand, provides more information about the surface structure in addition to being easier to read. So the strong humpback of the right end 10 b stones can be expected, since such sharp-jagged sandbanks could not hold in the current. They are not suspected in the seemingly smooth course of the normal echo above.

Die kombinierte Anzeige wird erhalten, indem der Schreibimpuls am Ende der Hilfsspannung zusammen mit der ursprünglichen, nicht gedehnten Echospannung dem Anzeigeorgan gleichzeitig zugeführt wird. In der F i g. 15 ist ein Schaltungsbeispiel gezeigt, das die Fig. 1 in diesem Sinne weiterbildet. Nach dem Empfangsverstärker 13 zweigt die direkte Leitung 81 ab, die vor dem Schreibgriffel bzw. der Anzeigevorrichtung 47 a mit der vom Schreibimpulsgenerator 15 b kommenden Leitung 82 in der UND-Stufe 83 in Additionsschaltung zusammengeführt wird. Eine derartige Additionsschaltung ist bereits durch eine einfache Verbindung der Leitungen 81,82 zu erhalten, wobei lediglich nicht gezeichnete Entkopplungswiderstände oder besser Trenndioden D₆, D₇ am Verbindungspunkt vorzusehen sind.The combined display is obtained in that the write pulse at the end of the auxiliary voltage is simultaneously fed to the display element together with the original, unstretched echo voltage. In FIG. 15 shows a circuit example that develops FIG. 1 in this sense. After the receiving amplifier 13 branches off the direct line 81, which is brought together in addition circuit in front of the pen or the display device 47 a with the line 82 coming from the write pulse generator 15 b in the AND stage 83. Such an addition circuit can be obtained by simply connecting lines 81, 82, with only decoupling resistors (not shown) or, better, isolating diodes D ₆ , D ₇ having to be provided at the connection point.

Claims

Patent claims:

1. Echosounder method for the measurement of short distances by means of a display element that is periodically moved by mechanical means, in which an additional delay time, which increases continuously with its duration, is added to increase the resolution of the display by temporally stretching the pulse transit time in the receiving apparatus for the echo pulses The pulse delay time increases linearly with the pulse transit time and a linear display scale is provided for the receiving equipment, characterized by the generation of a triangular voltage (33) by the constant current charging of a capacitor, which begins with the emission of the measuring pulse and which is converted into a current-constant discharge by the incoming echo pulse (18) is reversed, also the release or derivation of at least one rectangular (51α to 51c, 73 d) or trapezoidal (5Id) auxiliary voltage from the triangular voltage (33) at least with a matching end (i _s ), such as. B. by comparison with a discrete potential (U _ZD ) of the capacitor, differentiation (15 e) or additional gain (ISf), furthermore the derivation of a trigger pulse assigned to the end of the auxiliary voltage (72 α to 72 d) by differentiation of the auxiliary voltage (51 a to 51c, 73 d) and finally the exit

Solution of a write pulse (52 α to 52 d) at the end of the auxiliary voltage by the one assigned to the end Trigger pulse (72 a to 72 a ").

2. The method according to claim 1, characterized by the only with compared to charging a fraction of the current intensity, but still current-constant discharge of the Capacitor.

3. The method according to claim 2, characterized in that the discharge current is such a fraction F of the charging current that the product F ■ G = 10 in a display area smaller by the fraction G.

4. The method according to claim 1 with a trapezoidal auxiliary voltage, characterized by the derivation of a further, rectangular auxiliary voltage (73 a ") from the trapezoidal auxiliary voltage (51 α *) by differentiation.

5. Echolot with a clock generator and a receiving amplifier and a recording device with mechanically rotating parts for performing the method according to claim 1, characterized by the arrangement of a triangular voltage generator (14) additionally acted upon by the clock generator, a pulse shaper (15 a) supplying the auxiliary voltage and a write pulse generator (156) between receiving amplifier (13) and recording device.

6. echo sounder according to claim 5, characterized in that the triangular voltage generator (14) from a transmit or clock pulse (16) and echo pulse (18) into its two stable Layers to be triggered bistable multivibrator (36) and a downstream Miller integrator (35) is formed.

7. Echolotgerät according to claim 6, characterized by a Miller integrator (35), which consists of three, namely two as emitter follower (T ',, T ₃ ) and the middle (T ₂ ) working in emitter circuit transistors, wherein the base of the second (T,) with the emitter of the first (T ₁ ) and the base of the third (T ₃ ) with the collector of the second (T ₂ ) galvanically and the emitter of the third (T ₃ ) via a capacitor (C) with the base of the first (T ₁ ) are connected, furthermore at the base of the first (T ₁ ) a diode (D) with resistor (R ₁ ) are arranged in series together with an adjustable bleeder resistor (R ₂ ) , which are connected to a from the transmission pulse to the echo pulse, the _{rectangular pulse (31) blocking the first transistor (T 1} ) must be applied, with the rise in voltage over (i? ₄ or R ₅ ) through (R ₂ and C) is determined, and after (D) becomes conductive, the fall time of echo reception g to mark the complete discharge of (C) through the adjustable series resistance (R ₁ ).

8. Apparatus according to claim 7, characterized by the arrangement of a negative feedback (70) between the emitter of the third transistor (T ₃ ) and the base of the second transistor (T ₂ ).

9. echo sounder according to claim 6, characterized by the arrangement of a monostable Multivibrator (43) at the input of the bistable multivibrator (36), which is also from the transmission pulse is to be triggered, as well as the use of its output pulse as a blocking pulse for the bistable multi-vibrator (36) during a time lying before the expected useful echoes.

10. Echosounder according to Claim 5, characterized by the arrangement of a threshold device (R ₆ ) which allows the ground echo to act only on the triangular voltage generator (36, 35 ) in front of the input of the triangular voltage generator.

11. echo sounder according to claim 6, characterized by the arrangement of one pulse shaper (40, 41) for the transmit pulse and the echo pulse in front of the pulse inputs (37, 38) of the bistable multivibrator (36).

12. Echolotgerät according to claim 5, characterized in that the auxiliary voltage (51a or 51) delivering pulse shaper (15 a) from at least one between Miller integrator (35) and display device (47) arranged square-wave pulse shaper (46, 49) is formed , which is triggered by the triangular pulse (33) of the Miller integrator before its end at a discrete potential (U _ZD ).

13. Echolot according to claim 12, characterized by the arrangement of a Zener diode (ZD) between Miller integrator (35) and rectangular pulse shaper (46) as a voltage standard for the exact definition of the discrete potential (U ₁₀ ) at which the pulse shaper changes spontaneously.

14. Echosounder according to claim 12, characterized in that the square-wave pulse shaper is formed from a Schmitt trigger (46) to be acted upon by the triangular voltage (33) and a subsequent monostable multivibrator (49) which, from the output pulse of the Schmitt trigger (46 ), which supplies the auxiliary voltage (51 or 51 α) reaching from the point in time (t _v ) associated with reaching the discrete potential (U _ZD ) to the end (t _s ) of the triangular voltage (33).

15. Echolot according to claim 5 or 14, characterized in that the write pulse generator (15 b) is formed from a monostable multivibrator (50) to be triggered by the auxiliary voltage, the output pulse (52) of which serves as a write pulse.

16. Echosounder according to claim 15, characterized in that the write pulse generator (15 b) in addition to the monostable multivibrator (50) contains a tactile oscillator (53) which is scanned by the output pulse (52) of the monostable multivibrator (50) and a corresponding one delivers a short wave train as a write pulse.

17. Echosounder according to claim 5, characterized by the use of at least one operational amplifier (71, 73, 74, 76) known per se from analog computers in the triangular voltage generator (14), auxiliary voltage generator (15e, 15 g) and / or write pulse generator (ISh ).

18. echo sounder according to claim 5 and 17, characterized in that the auxiliary voltage generator (15 g) from a differential amplifier (73) as an inverting and with a constant coefficient multiplying operational amplifier and a downstream differentiating Operational amplifier (74) is formed.

19. echo sounder according to claim 7 and 17, marked

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characterized by the arrangement of an inverting operational amplifier that multiplies by a constant coefficient in place of the central emitter circuit (T ₂ ) and the downstream emitter follower (T ₃ ).

20. The method according to claim 1, characterized in that the write pulse at the end the auxiliary voltage together with the original, unstretched echo voltage to the display element is fed.

For this purpose 2 sheets of drawings